油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中靜電的產(chǎn)生與防范

閆明龍，吳 明，劉勇峰，馮云飛，高 巖

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中靜電的產(chǎn)生與防范

閆明龍，吳 明，劉勇峰，馮云飛，高 巖

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

簡(jiǎn)述了靜電的形成原理，產(chǎn)生的原因以及電荷積聚程度的判斷；靜電在油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中由于沉降，飛濺，噴射所產(chǎn)生的電荷以及危害。并根據(jù)這些原理結(jié)合油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中易出現(xiàn)的多種危險(xiǎn)的環(huán)節(jié)作出了防范措施和應(yīng)該注意的事項(xiàng)。

靜電；油氣儲(chǔ)運(yùn)；防火

隨著石化行業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的制定實(shí)施，石化行業(yè)對(duì)于油氣儲(chǔ)運(yùn)的需求越來(lái)越大，其已分布到全國(guó)各個(gè)地區(qū)天然氣的主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)。石油的主要成分是碳?xì)浠衔?，具有特殊氣味的、有色的可燃性油質(zhì)液體。他們都有易聚集靜電的特性，而且油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程是在特殊的環(huán)境下，難免有靜電的產(chǎn)生。最近幾年由于靜電引起的事故已占各類總事故的9%。所以,各個(gè)安全管理部門應(yīng)對(duì)靜電產(chǎn)生予以了解，對(duì)其危害加以控制[1]

1 靜電產(chǎn)生的原理[2]

物質(zhì)都是由分子構(gòu)成，分子是由原子構(gòu)成，原子中有帶負(fù)電荷的電子和帶正電荷的質(zhì)子構(gòu)成。在正常狀況下，一個(gè)原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負(fù)平衡，所以對(duì)外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是電子環(huán)繞于原子核周圍，一經(jīng)外力即脫離軌道，離開原來(lái)的原子而侵入其他的原子B，A原子因缺少電子數(shù)而帶有正電現(xiàn)象，稱為陽(yáng)離子、B原子因增加電子數(shù)而呈帶負(fù)電現(xiàn)象，稱為陰離子。造成不平衡電子分布的原因即是電子受外力而脫離軌道，這個(gè)外力包含各種能量(如動(dòng)能、位能、熱能、化學(xué)能……等)在日常生活中，任何兩個(gè)不同材質(zhì)的物體接觸后再分離，即可產(chǎn)生靜電。所以，油品在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、輸送、裝卸等過(guò)程中，不可避免地發(fā)生沉降、流動(dòng)、攪拌、過(guò)濾、噴射、搖晃、沖刷、飛濺及發(fā)泡等接觸、摩擦、分離的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生靜電。任何事物都有好壞兩個(gè)方面，靜電也是如此，雖說(shuō)靜電在油氣儲(chǔ)運(yùn)中很難避免，但并不是說(shuō)有靜電就一定會(huì)造成危害。靜電的危害是要在以下四個(gè)條件同時(shí)存在的情況下才可能對(duì)生產(chǎn)安全造成威脅。形成靜電危害的四要素：

(1) 有靜電產(chǎn)生的來(lái)源；

(2) 靜電放電的火花能量達(dá)到了爆炸性混合物引超的最小引燃能量；

(3) 有靜電積累的充分條件，且要達(dá)到足夠使其引起放電的靜電電壓；

(4) 在靜電積聚區(qū)必須存在該油品爆炸極限范圍內(nèi)混合氣（由空氣和油品蒸汽組成）；

控制好前三個(gè)條件是抑制靜電的產(chǎn)生和積累，且也是消除靜電的直接措施。第四個(gè)條件是為了防止爆炸和起火。，防止上述四個(gè)條件同時(shí)存在是防止儲(chǔ)運(yùn)中靜電危害的根本手段。

2 油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中起電現(xiàn)象

2.1 油品帶電來(lái)源于固-液相界面的偶電層

當(dāng)易起電油品在油管中流動(dòng)時(shí)，滿足油相與固相接觸、分離的條件從而使油品帶電。當(dāng)帶電油品流入油罐,則使油罐內(nèi)油品也會(huì)帶電,此時(shí)油罐的內(nèi)壁要感應(yīng)出與油品電量相等、符號(hào)相反的靜電;在油罐的外壁則出現(xiàn)了與油品電量相等、符號(hào)相反的靜電。通常來(lái)講我們慣用的辦法是油罐接地,這樣油罐外壁的靜電流入大地。通常流動(dòng)的電流約為8 A,這個(gè)電量不大，但由于油罐的電容小而體積確很大,往往使其形成上千至上萬(wàn)伏的油面電位。

2.2 水滴在油品中的沉降起電

在油田開發(fā)的中后期,為了提高采收率,注水是一種常用的增產(chǎn)方法。隨著生產(chǎn)液中含水量的上升,從地層中的巖石空隙到油井及地面上的出油管道均會(huì)產(chǎn)生油水兩相流動(dòng),當(dāng)水滴和油作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),水和油都會(huì)有塵埃,這會(huì)使油品中產(chǎn)生電離子,油和水分別帶有相反的電荷。此時(shí)我們稱這個(gè)油水界面叫偶電層。

2.3 油品與其他物體飛濺或沖擊引起的靜電

例如在油庫(kù)中，鶴管進(jìn)入儲(chǔ)罐或油罐車為其裝油時(shí)，油品從管口噴出后,會(huì)沖擊到罐壁和罐底。此時(shí)油品會(huì)反彈出很多霧狀的小液滴,這些液滴在下落時(shí)沖擊油罐或油面引起氣泡、飛沫或微小的霧滴而形成偶電層，從而使油品帶電。

3 電導(dǎo)率分析

靜電的積聚與各種危險(xiǎn)化學(xué)品的電導(dǎo)率有關(guān)而電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)，電導(dǎo)率是衡量油品導(dǎo)電性能好壞的物量參數(shù)。根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)得出的現(xiàn)有結(jié)論：

(1) 物質(zhì)的電阻率小于106 Ω·cm時(shí)，因其本身具有較好的導(dǎo)電性能，靜電將很快泄漏；大于106 Ω·cm且小于1 010 Ω·cm的物質(zhì)，帶電量不是很大的，不易產(chǎn)生靜電。

(2) 大于1 010 Ω·cm且小于1 015 Ω·cm的物質(zhì)最易帶靜電，是防靜電工作的重點(diǎn)對(duì)象。如苯、汽油、乙醚等，它們的電阻率在大于1 011 Ω·cm且小于1 015 Ω·cm之間，靜電非常容易產(chǎn)生并積聚。

（3）但當(dāng)電阻率大于1 015 Ω·cm時(shí)，物質(zhì)就不易產(chǎn)生靜電，不過(guò)一旦產(chǎn)生靜電，就很難消除掉。所以，電阻率的大與小是靜電是否積聚的主要條件。

在這里必須指出的是：

水是靜電的良導(dǎo)體，但當(dāng)少量水夾在絕緣油品中，因?yàn)樗闻c油品相對(duì)流動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生靜電（以上分析過(guò)），反而會(huì)使油品靜電量增加。

金屬是良好的導(dǎo)體，但當(dāng)它與大地絕緣時(shí)，就和絕緣體一樣，也會(huì)帶有靜電。一些帶有危險(xiǎn)性質(zhì)的化學(xué)品的電導(dǎo)率與靜電的積聚有著很大的關(guān)系。按照BG6950-86《輕質(zhì)油品安全靜止導(dǎo)電率》的規(guī)定：當(dāng)油品的靜止導(dǎo)電率大于或等于油品安全靜止導(dǎo)電率值時(shí)，為油品安全靜止導(dǎo)電率，在該導(dǎo)電率值時(shí)，油品不會(huì)發(fā)生靜電聚積。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定安全靜止導(dǎo)電率值為50 S/m。

4 防范靜電的措施

4.1 控制流速

多種實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于同一種油品, 其流速慢, 管徑小,產(chǎn)生的靜電量也小。如對(duì)罐車反復(fù)裝油試驗(yàn)表明:平均流速為3.2 m/s時(shí),測(cè)得油面電位為3 100 V;當(dāng)平均流速為2 m/s時(shí),油面電位為630 V。所以在裝油罐車時(shí)應(yīng)注意控制流速，但流速也不要過(guò)于緩慢，以免影響效率，現(xiàn)階段我國(guó)通常采用1 m/s的流速。

4.1.1 提高正常流速的必要條件

(1) 鶴管口要全部浸沒在油品中，同時(shí)也會(huì)很好的減少揮發(fā)量;

(2) 低導(dǎo)電液體中出現(xiàn)第二項(xiàng)液體（水或空氣）時(shí)，靜電的產(chǎn)生會(huì)大大的增加。所以管道內(nèi)殘存的油、水和空氣完全排出時(shí)。

4.1.2 限制最大流速

限制最大流速有很多內(nèi)容需要考慮。它與油品的種類、性質(zhì)、和管壁的材料、長(zhǎng)度還有裝車方式、周圍環(huán)境等諸多因素息息相關(guān)。所以限制流速的選擇要進(jìn)行綜合的考慮才能做出決策。

4. 2 做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)

針對(duì)工藝流程操作前做好工作危害分析，對(duì)于各種設(shè)備的特性嚴(yán)格按保養(yǎng)規(guī)程進(jìn)行維護(hù)進(jìn)而控制操作風(fēng)險(xiǎn)。

4. 3 做好防靜電處理

我國(guó)通常采用的防靜電方法是防靜電接地。防靜電接地的要求：

（1）需要切實(shí)的做到導(dǎo)線的連接，不會(huì)被強(qiáng)電、強(qiáng)磁干擾。

（2）接地裝置需要選擇外地面空曠，銅條需要夠大（根據(jù)項(xiàng)目的大小決定）、要埋得夠深，通常接地棒砸入地下2.5 m深，相互并聯(lián)連接形成接地網(wǎng)，不能串聯(lián)。

4. 4 落實(shí)動(dòng)火作業(yè)措施

4.4.1 拆卸

在可能的條件下，拆卸禁火區(qū)內(nèi)需要?jiǎng)踊鸬脑O(shè)備、管道及其附件，并移至安全的地方再動(dòng)火，動(dòng)火作業(yè)全部完成后再裝回原處。

4.4.2 隔離

截止目前用于建筑上的防火隔離帶包括：酚醛泡沫、巖棉、發(fā)泡水泥、泡沫混凝土等一些A級(jí)防火材料制作。廠區(qū)通常會(huì)在在管道上加堵盲板，這樣可以使動(dòng)火操作地點(diǎn)與易燃易爆物品進(jìn)行有效的隔離。

4. 4.3 清理現(xiàn)場(chǎng)

動(dòng)火前應(yīng)把動(dòng)火點(diǎn)周圍的易燃易爆物品轉(zhuǎn)移至遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的地方或隔離開來(lái)。動(dòng)火之后要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)打掃干凈，以防星星之火可以燎原。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文就靜電的產(chǎn)生條件，形成過(guò)程以及防范措施作了簡(jiǎn)要介紹。在儲(chǔ)運(yùn)的過(guò)程中還是要從靜電產(chǎn)生的源頭入手且在儲(chǔ)運(yùn)的過(guò)程中盡量防止油品的沉降，飛濺，和噴射?？刂朴推返牧魉?，完善設(shè)備的保養(yǎng)。

[1] 孫艷德，劉愛民，李敏東. 油品儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中靜電的危害及預(yù)防[J].生產(chǎn)技術(shù)，2005,13（6）：27-29.

[2] 瞿祁. 靜電產(chǎn)生的原因及靜電放電的措施[J].山西電子技術(shù)，2001(04).

[3] 韓玲. 簡(jiǎn)析油品危害及防范措施[J]. 安全技術(shù)，2003，5（3）：25-28.

[4] 李游天，趙學(xué)偉. 油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的靜電防范[J]. 科技論壇，2006,10（3）：22-25.

[5] 王興. 油氣儲(chǔ)運(yùn)防火安全分析及預(yù)防措施[J]. 工作探討，2007, 6（9）：32-36.

Production and Prevention of Static Electricity During Storage and Transportation of Oil and Gas

YAN Ming-long，WU Ming，LIUYong-feng，F(xiàn)ENGYun-fei, GAO Yan
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

The formation principle and formation causes of static electricity were discussed as well as methods to determine the degree of charge accumulation. The results show that the settlement process, splash and spray during storage and transportation of oil and gas are main causes to generate the static electricity. At last, based on the formation principle and formation causes of static electricity, some preventive measures were put forward.

Static electricity; Storage and transportation of oil and gas; Fire prevention

TE 88

A

1671-0460（2011）12-1244-03

2011-09-01

閆明龍（1987-），男，遼寧撫順人，碩士，研究方向：天然氣長(zhǎng)輸管道泄露過(guò)程。E-mail：334850346@qq.com。